Wie eine Müllverbrennungsanlage die neuen Anforderungen für die Überwachung der Quecksilberemissionen erfüllt

Einhaltung der Vorschriften lange vor Ablauf der gesetzlichen Frist: Mit dem Ziel, die Umweltbelastungen global zu verringern, müssen Abfallverbrennungsanlagen immer niedrigere Grenzwerte für Emissionen in die Luft einhalten. Vor kurzem wurde ein neues europäisches Referenzdokument veröffentlicht, das für die Abfallverbrennung gelten soll. Ende 2023 müssen alle Verbrennungsanlagen neue Emissionsgrenzwerte einhalten und die Emissionen von Quecksilber in den Abgasen müssen kontinuierlich gemessen werden. Das Syndicat Mixte de Valorisation des Déchets des Pays de Rance et de la Baie (SMPRB) und IDEX Environnement haben jedoch mit der Umsetzung der Vorschriften für die in Taden, Frankreich gelegene Energieverwertungsanlage nicht erst auf diese Frist gewartet. Eine schlüsselfertige Lösung zur Quecksilbermessung von SICK ist hier bereits seit Anfang 2022 in Betrieb.

Emissionsminderung und fortlaufende Überwachung: eine Herausforderung für die Betreiber von Verbrennungsanlagen

Das Energieverwertungszentrum für Hausmüll in Taden wird seit 1998 von der Firma IDEX Environnement betrieben. In zwei Öfen wird laufend hauptsächlich Hausmüll mit einer Kapazität von jeweils 7 Tonnen pro Stunde verbrannt. Dank der erzeugten Wärme werden jedes Jahr 45 000 MWh Strom generiert. Um den geltenden gesetzlichen Anforderungen nachzukommen, wurde die Rauchgasreinigung 2005 und 2012 erneuert.

Die Gase am Ausgang des Dampfkessels werden zu einem Entstauber mit Filterschläuchen geleitet und durchlaufen dann einen zweistufigen Wäscher. Die erste, saure Stufe dient der Abscheidung von Salzsäure, Flusssäure und Schwermetallen. In der zweiten, basischen Stufe wird das Schwefeldioxid abgefangen. Nach diesen Vorgängen durchlaufen die Abgase einen Katalysator, in dem Stickoxide, Dioxine und Furane behandelt werden, bevor sie in den Schornstein zurückgeleitet werden.

Der neue Erlass, der für bestehende Anlagen ab dem 3. Dezember 2023 gilt, schreibt insbesondere neue Tagesemissionsgrenzwerte und die fortlaufende Messung von Quecksilberemissionen in die Luft vor. Diese zusätzlichen Anforderungen stellen für diese Art von Industrieanlagen neue Herausforderungen dar. Dazu muss die Leistung der Rauchgasreinigung verbessert oder diese erneuert bzw. verändert werden. Eventuell muss die Anlage mit neuen Überwachungssystemen ausgestattet werden. Gleichzeitig gilt es, die Auswirkungen auf die Betriebskosten möglichst gering zu halten.

Die französischen Vorschriften für die Verbrennung sind sehr streng, was die Überwachung der Luftemissionen angeht. Wenn keine Emissionsmessungen möglich sind, muss die Abfallverbrennung bereits nach wenigen Stunden gestoppt werden. Diese Anlagen müssen also leistungsfähig und zuverlässig sein und werden streng überwacht.

Sonderfall fortlaufende Quecksilbermessung

Quecksilber ist ein Schwermetall, das schon in geringen Konzentrationen für Lebewesen sehr giftig ist. Obwohl seine Verwendung in den letzten Jahrzehnten stark reguliert und eingeschränkt wurde, sind immer noch geringe Mengen im Hausmüll vorhanden. Das im Abfall in metallischer Form vorhandene Quecksilber wird nach der Verbrennung im Ofen in Gas umgewandelt. Ein großer Teil dieses Quecksilbers wird durch die Rauchgasbehandlung der Anlage abgefangen, allerdings werden Restkonzentrationen in den Schornstein emittiert. Diese Konzentrationen waren bislang auf 50 µg/Nm³ begrenzt, und eine obligatorische jährliche Überprüfung wurde bei einer Stichprobenmessung durch eine zugelassene Kontrollstelle durchgeführt.

Die neue Verordnung schreibt nun vor, dass der Tagesdurchschnitt der Emissionen 20 µg/Nm³ nicht überschreiten darf und dass die Quecksilberkonzentration im Rauch mit einem nach europäischen Normen zertifizierten Analysator fortlaufend gemessen werden muss. Diese Quecksilbermessung darf gemäß dem neuen Erlass nicht länger als 500 h/Jahr außer Betrieb sein.

Dies stellt aus mehreren Gründen eine neue Herausforderung für die Betreiber dar, wie unter anderem:

• Die Grenzwerte sind mit wenigen µg/m³ sehr niedrig. Andere fortlaufend gemessene Schadstoffe wie HCL, SO₂, NOx liegen in 1000-fach höherer Konzentration (mg/m³) vor.
• Das Verhalten von gasförmigem Quecksilber in einer Abfallverbrennungsanlage ist komplex. Quecksilber verbindet sich mit anderen chemischen Verbindungen, d. h. es wird von bestimmten Materialien adsorbiert und desorbiert.
• Der Quecksilbergehalt des Abfalls ist sehr unterschiedlich, daher treten Quecksilberkonzentrationen oft in Form von Spitzenwerten auf, der Rückgang der Konzentrationen erfolgt allerdings nach und nach.
• Bislang wurden nur punktuelle Messungen durchgeführt.

Auswahl einer schnellen, leistungsstarken und zuverlässigen Messung für einen optimalen Betrieb der Anlage

Um vor Ablauf der gesetzlichen Frist vorbereitet zu sein, haben der Bauherr (SMPRB) und IDEX Environnement beschlossen, die zwei Verbrennungslinien umgehend mit einer kontinuierlichen Quecksilbermessung am Schornstein auszustatten. Die in den nächsten Monaten ermittelten Messwerte werden darüber entscheiden, ob die derzeitige Rauchgasreinigung die neuen Emissionsanforderungen erfüllt.

Daher war die Wahl des Quecksilberanalysators für dieses Ziel entscheidend. Die Konformität mit den europäischen Normen für Systeme zur fortlaufenden Messung war natürlich unabdingbar, aber ebenso wichtig waren Performance, Zuverlässigkeit, Robustheit und Verfügbarkeit der Messung. SICK hat alle diese Kriterien mit dem Analysator MERCEM300Z erfüllt.

„Nach einer Analyse der verschiedenen auf dem Markt erhältlichen Analysatoren erfüllte der MERCEM300Z von SICK voll und ganz die Erwartungen, die wir für unseren Standort hatten. Wir waren insbesondere von dieser einfachen, bewährten Technologie überzeugt, die einen geringen Wartungsaufwand und eine hohe Verfügbarkeit bietet. Auch die Tatsache, dass die Anlage bereits eine TÜV-geprüfte Performance aufweist, war für unsere Wahl ausschlaggebend.“, so Jurgen Poli, Werksleiter bei IDEX Environnement.

Der MERCEM300Z wird seit 2011 produziert und hat seine Zuverlässigkeit und Robustheit vor allem dank zahlreicher Installationen auf Abfallverbrennungsanlagen und Zementwerken in Deutschland unter Beweis stellen können. Seine hervorragende patentierte Technologie ist ebenfalls ein großer Vorteil, die Wartungsanforderungen sind gering. Die Analyseeinheit ist in einem klimatisierten oder belüfteten Schrank integriert, und alle Elemente sind für die Wartung leicht zugänglich. Ein integrierter, zertifizierter automatischer Kalibrator verringert ebenfalls die Häufigkeit und Dauer von Wartungsarbeiten.

Anpassen an die Vorgaben der Anlage bei gleichzeitiger Kostenbegrenzung

Die Installation neuer Ausrüstung in einer bestehenden Anlage ist nicht immer einfach. Es muss eine zukunftssichere Lösung angeboten werden, die für den Betrieb leicht zugänglich und optimiert ist, und darf gleichzeitig nicht den Betrieb der Verbrennungsanlage stören.

„Unsere Leistungsbeschreibung sah eine schlüsselfertige Lösung vor: mechanische und elektrische Installation, Lieferung der Analysatoren, Inbetriebnahme. Insbesondere wollten wir die vorherige Konfiguration beibehalten, indem wir alle Analysatoren des Standorts in einem einzigen Raum unterbringen, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten. SICK erweiterte den bestehenden Schutzbau und installierte den MERCEM300Z, ohne dabei den Betrieb der bereits vorhandenen Analysatoren zu unterbrechen. Das Ergebnis ist sehr zufriedenstellend, zumal den Technikern mehr Platz für die Wartung zur Verfügung steht.“, ergänzt Poli.

Verfügbarkeit, Kooperation und Führung der Subunternehmer: das Geheimnis eines erfolgreichen Projekts

Nachdem die vorgestellte Lösung genehmigt worden war, übernahmen die Projektteams von SICK die Arbeit. Es wurden regelmäßige Treffen zwischen IDEX Environnement, SICK und seinem Subunternehmer für den Installations-/Verkabelungsteil geplant.

„Wir haben das Projektmanagement von SICK besonders geschätzt: Wir wurden regelmäßig über den Fortschritt der Arbeiten informiert, die Zeitplanung wurde eingehalten, die Antworten waren klar und von hoher Qualität. Die Arbeiten wurden in guter Koordination mit den Betriebsteams und unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften vorbereitet und durchgeführt.“, erzählt Eric Girard, stellvertretender Direktor bei IDEX Environnement und zuständig für die Überwachung der Baustelle.

Die Garantie für eine zuverlässige Messlösung

Die Analysatoren zur kontinuierlichen Messung von Quecksilber sind seit März 2022 in Betrieb. Von einer zugelassenen Prüfstelle wurden Vergleichsmessungen durchgeführt, um die ordnungsgemäße Installation und die Messqualität der Analysatoren, wie in den Vorschriften vorgesehen, zu bestätigen. Der Bericht ergab, dass die Vorschriften vollständig eingehalten wurden und die mit der Referenzmethode ermittelten Werte der Quecksilberkonzentrationen sehr nahe bei den Messungen des MERCEM300Z lagen, was seine hervorragende Präzision bestätigte.

Diese kontinuierliche Messung von Quecksilberfreisetzungen muss nun den gesetzlich festgelegten Anforderungen an die Verfügbarkeit entsprechen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietet SICK innovative Servicelösungen an:

• Eine ständige Fernüberwachung des Analysatorstatus (Condition Monitoring) ermöglicht eine präventive Überwachung der Ausrüstung und eine bessere Reaktion auf Abweichungen.
• Sichere Fernwartung, damit unsere Experten bei Bedarf aus der Ferne korrigierend eingreifen können.
• Eine garantierte Interventionszeit vor Ort durch einen SICK-Experten, wenn nötig.
• Eine präventive Wartung 1x im Jahr vor Ort

Dank seiner Serviceorganisation, der landesweiten Präsenz seiner Teams und des Fernserviceangebots garantiert SICK IDEX Environnement eine maximale Verfügbarkeit und die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen.

Produkt- und Systemsupport

Effizienter Service durch
sichere Fernwartung

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